Python函数使用②

一. 前言

现在有个问题，函数里面的变量，在函数外面能直接引用么？

def func1():
    m = 1
    print(m)

print(m)  #这行报的错


报错了：
NameError: name 'm' is not defined

为什么会报错呢？我们来分析一下python内部的原理是怎么样：

　　我们首先回忆一下Python代码运行的时候遇到函数是怎么做的，从Python解释器开始执行之后，就在内存中开辟里一个空间，每当遇到一个变量的时候，就把变量名和值之间对应的关系记录下来，但是当遇到函数定义的时候，解释器只是象征性的将函数名读如内存，表示知道这个函数存在了，至于函数内部的变量和逻辑，解释器根本不关心。

　　等执行到函数调用的时候，Python解释器会再开辟一块内存来储存这个函数里面的内容，这个时候，才关注函数里面有哪些变量，而函数中的变量回储存在新开辟出来的内存中，函数中的变量只能在函数内部使用，并且会随着函数执行完毕，这块内存中的所有内容也会被清空。

这个‘存放名字与值的关系’的空间叫做----命名空间。

代码在运行伊始，创建的存储“变量名与值的关系”的空间叫做全局命名空间；

在函数的运行中开辟的临时的空间叫做局部命名空间。

二. 命名空间和作用域

>>> import this
The Zen of Python, by Tim Peters

Beautiful is better than ugly.
Explicit is better than implicit.
Simple is better than complex.
Complex is better than complicated.
Flat is better than nested.
Sparse is better than dense.
Readability counts.
Special cases aren't special enough to break the rules.
Although practicality beats purity.
Errors should never pass silently.
Unless explicitly silenced.
In the face of ambiguity, refuse the temptation to guess.
There should be one-- and preferably only one --obvious way to do it.
Although that way may not be obvious at first unless you're Dutch.
Now is better than never.
Although never is often better than *right* now.
If the implementation is hard to explain, it's a bad idea.
If the implementation is easy to explain, it may be a good idea.
Namespaces are one honking great idea -- let's do more of those!

命名空间

命名空间一共分为三种：　全局命名空间　　局部命名空间　　内置命名空间.

*内置命名空间中存放了python解释器为我们提供的名字：input,print,str,list,tuple...它们都是我们熟悉的，拿过来就可以用的方法。

三种命名空间之间的加载与取值顺序：

加载顺序：内置命名空间(程序运行前加载)->全局命名空间(程序运行中：从上到下加载)->局部命名空间(程序运行中：调用时才加载)

取值顺序：

　　在局部调用：局部命名空间->全局命名空间->内置命名空间

　　在全局调用：全局命名空间->内置命名空间

综上所述，在找寻变量时，从小范围，一层一层到大范围去找寻。

作用域

作用域:   作用域就是作用范围，按照生效范围可以分为全局作用域和局部作用域。

全局作用域：包含内置名称空间、全局名称空间，在整个文件的任意位置都能被引用、全局有效

局部作用域：局部名称空间，只能在局部范围内生效

globals和locals方法

# 在全局调用globals和locals
print(globals())
print(locals())

# 在局部调用locals和globals
def func():
    a = 12
    b = 20
    print(locals())
    print(globals())

func()

global关键字  , nonlocal关键字

global : 

　　1.　声明一个全局变量.

　　2.　在局部作用域想要对全局作用域的全局变量进行修改时, 需要用到 global(限于字符串，数字)。

###   global关键字举例
#!/usr/bin/env python
def func():
    global a
    a = 3
func()
print(a)

count = 1
def search():
    global count
    count = 2
search()
print(count)

[root@VM_0_15_centos python]# python global.py
3
2

ps:  对可变数据类型（list，dict，set）可以直接引用不用通过global。

#!/usr/bin/env python
li = [1,2,3]
dic = {'a':'b'}

def change():
    li.append('a')
    dic['q'] = 'g'
    print(dic)
    print(li)
change()
print(li)
print(dic)

[root@VM_0_15_centos python]# python global2.py
{'a': 'b', 'q': 'g'}
[1, 2, 3, 'a']
[1, 2, 3, 'a']
{'a': 'b', 'q': 'g'}

nonlocal:

　　1. 不能修改全局变量 

　　2. 在局部作用域中，对父级作用域（或更外层作用域非全局作用域）的变量进行引用和修改，并且引用的哪层，从那层及以下此变量全部发生改变。

###nonlocal关键字举例
#!/usr/bin/env python
def add_b():
    b = 42
    def do_global():
        b = 10
        print(b)
        def dd_nonlocal():
            nonlocal b
            b = b + 20
            print(b)
        dd_nonlocal()
        print(b)
    do_global()
    print(b)
add_b()

[root@VM_0_15_centos python]# python nonlocal.py
10
30
30
42

三. 函数的嵌套和作用域链

 函数的嵌套调用

#!/usr/bin/env python
def max2(x,y):
    m  = x if x>y else y
    return m

def max4(a,b,c,d):
    res1 = max2(a,b)
    res2 = max2(res1,c)
    res3 = max2(res2,d)
    print(res3)
    return res3

max4(23,-7,31,11)

# 函数的嵌套调用

[root@VM_0_15_centos python]# python defin1.py
31

函数的嵌套定义

#!/usr/bin/env python
def f1():
    print("in f1")
    def f2():
        print("in f2")

    f2()
f1()
print('#######')
def f1():
    def f2():
        def f3():
            print("in f3")
        print("in f2")
        f3()
    print("in f1")
    f2()
    
f1()

# 函数的嵌套定义

[root@VM_0_15_centos python]# python defin2.py
in f1
in f2
#######
in f1
in f2
in f3

函数的作用域链:  小范围作用域可以使用大范围的变量，但是反之不行，它是单向的。

#!/usr/bin/env python
def f1():
    a = 1
    def f2():
        def f3():
            print(a)
        f3()
    f2()

f1()
print('########')
def f1():
    a = 1
    def f2():
        a = 2
        print(a)
    f2()
    print('a in f1 : ',a)

f1()

# 作用域链应用举例

[root@VM_0_15_centos python]# python defin3.py
1
########
2
a in f1 :  1

四. 函数名的本质

函数名本质上就是函数的内存地址。

1. 可以被引用

2. 可以被当做容器类型的元素

#!/usr/bin/env python
def f1():
    print('f1')


def f2():
    print('f2')


def f3():
    print('f3')

l = [f1,f2,f3]
d = {'f1':f1,'f2':f2,'f3':f3}
#调用
l[0]()
d['f2']()

#可以当做容器类型的元素

[root@VM_0_15_centos python]# python function2.py
f1
f2

3. 可以当做函数的参数和返回值

#!/usr/bin/env python
def f1():
    print('f1 key')

def func1(argv):
    print('###')
    argv()
    print('###')
    return argv

f = func1(f1)
f()
f()
#可以当做函数的参数和返回值

[root@VM_0_15_centos python]# python function3.py
###
f1 key
###
f1 key
f1 key

第一类对象的概念,  总之, 就是能当普通变量使用

第一类对象（first-class object）指
1.可在运行期创建
2.可用作函数参数或返回值
3.可存入变量的实体。

五. 闭包